碳化硼（B4C）陶瓷顆粒是一種極具性價比的增強顆粒，其硬度與耐磨性僅次于金剛石，價格卻遠低于金剛石，目前已經(jīng)應(yīng)用于拋光加工中，代替價格高昂、制備困難的金剛石磨料，在控制成本的基礎(chǔ)上保證了加工質(zhì)量。近年來因為碳化硼顆粒的中子俘獲截面大，吸收能力強，俘獲能譜寬，以及熱穩(wěn)定性好、耐腐蝕、造價低等優(yōu)點，被加工成中子吸收板應(yīng)用于核能防護領(lǐng)域，并且因為B4C顆粒不含放射性同位素，二次射線能量低，因此材料本身不會產(chǎn)生輻射污染。
目前B4C顆粒最主要的應(yīng)用為顆粒增強金屬基復(fù)合材料中的增強相，對復(fù)合材料的耐磨性、耐蝕性、硬度以及強度均有顯著的提高，使得材料的使用環(huán)境更廣泛。但是B4C顆粒的應(yīng)用因其抗氧化能力差、燒結(jié)溫度高以及斷裂韌性低等一系列缺點所限制。
鋁與B4C顆粒復(fù)合后具備質(zhì)量輕、韌性高、強度高等特點，此外B4C顆粒增強鋁基復(fù)合材料還具備良好的抗彈性與防護性等優(yōu)點，所以其廣泛應(yīng)用于裝甲材料、發(fā)動機缸套材料、制動器材料、中子防護裝置材料等。
目前制備碳化硼增強鋁基復(fù)合材料主要有以下幾種方法：
1、 噴射沉積法
噴射沉積法是使用高速氣流將在熔融狀態(tài)下的鋁金屬液滴分散成細小的液滴，金屬液滴會與高速吹過的氣流進行熱傳遞，同時與B4C增強顆粒混合，液滴溫度逐漸降低的同時在基底襯板上逐漸冷卻凝固形成沉積胚，制備顆粒增強鋁基復(fù)合材料。
2、 熔煉法
熔煉法制備B4C/Al合金是將Al或Al合金基體加熱到熔融狀態(tài)，在機械攪拌下將B4C陶瓷顆粒加入到Al合金基體中制備復(fù)合材料。根據(jù)攪拌時Al合金基體熔融狀態(tài)的不同，分為液態(tài)攪拌和半固態(tài)攪拌兩種。兩種方法均是加入B4C粉末攪拌均勻后，澆筑到模具內(nèi)成型。該方法設(shè)備簡單、工序少、操作方便。
3、 粉末冶金法
將Al合金粉末與B4C粉末混合，采用粉末冶金工藝制備復(fù)合材料，在低于Al合金熔點以下進行燒結(jié)，Al與B4C界面反應(yīng)大大減弱，B4C的粒度和體積比可在大范圍內(nèi)調(diào)整，可采用冷等靜壓成型、燒結(jié)方式，也可以采用直接熱壓或熱等靜壓工藝成形與燒結(jié)同步完成，燒結(jié)后的坯體可進一步采用擠壓、鍛造、軋制等工藝提高材料的性能。粉末冶金法制備復(fù)合材料對設(shè)備以及制備工藝的要求很高，很難制備出大尺寸以及復(fù)雜形狀的零件，而且此方法所需成本較高，目前僅應(yīng)用于航空航天以及軍事需求。
4、 原位復(fù)合法
原位合成技術(shù)作為一種新興的B4C增強鋁基復(fù)合材料的制備方法，其原理是將某些可以和鋁元素產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)投入至熔融的鋁合金中，并在合金基體中生成若干增強相，直接對合金進行強化。由于通過化學(xué)放映生成的增強顆粒與合金計提結(jié)合強度更高，因此通過此方法制備的復(fù)合材料能 |
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